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              神戶大學開發新型超薄膜 實現高效油水分離可用于工業處理
              DME · 2020年01月06日 14:45:28 信息來源: 文章作者: 306次

              據預測,2025年世界三分之二的人口將無法獲得足夠的清潔水。與包括離心和化學混凝的傳統純化方法相比,膜分離已被提議為低成本,節能的替代方法。分離油和水的技術的發展對于處理各種行業產生的溢油和水污染至關重要。因此,開發過濾油性乳劑從而增加可用凈水量的技術是關鍵?!?

                  據預測,2025年世界三分之二的人口將無法獲得足夠的清潔水。與包括離心和化學混凝的傳統純化方法相比,膜分離已被提議為低成本,節能的替代方法。分離油和水的技術的發展對于處理各種行業產生的溢油和水污染至關重要。因此,開發過濾油性乳劑從而增加可用凈水量的技術是關鍵。


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                  圖1


                  油水分離技術被廣泛研究得到很大的發展,但大多數膜都存在結垢問題,油滴無法逆轉地吸附到表面上。這導致膜孔堵塞,隨后降低其壽命和效率。


                  神戶大學膜與膜技術研究中心Matsuyama Hideto教授和Yoshioka Tomohisa教授領導的研究人員成功開發了一種超薄膜,這種超薄膜具有耐污垢的二氧化硅表面處理能力,可實現油與水的高效分離。此外超薄膜被證明是通用的。它能夠將水與多種不同的油性物質分離,研究結果于2019年10月3日在線發表在材料化學雜志A上。


                  減輕結垢問題的一種方法是在膜上增加表面處理。但用這種方法進行的許多實驗都遇到了問題,例如原始表面結構的變化以及強酸,強堿和強鹽溶液使處理過的表面層變質。這些問題限制了過濾膜在惡劣的廢水處理過程中的實際應用。


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                  圖2:膜滲透之前(左)和滲透后(右)的各種油性乳液。來源:神戶大學


                  研究人員成功地開發了一種由多孔聚酮(PK)載體組成的膜,該膜的頂表面涂覆了10納米厚的二氧化硅層(圖1)。使用靜電吸引將該二氧化硅層形成在PK纖維上-帶負電的二氧化硅被吸引到帶正電的PK上。


                  PK膜具有大孔和高孔隙率,因此具有很高的水滲透性。硅化過程(在PK纖維上添加二氧化硅)提供了堅固的拒油涂層,可保護表面改性膜免受污染。


                  膜的另一個優點是不需要很大的壓力即可實現高透水性。即使用低至10cm(約0.01atm的壓力)的水位也表現出了重力滲透性。此外,顯影的膜能夠排除99.9%的油滴,包括10納米大小的油滴。通過使用面積為1 m 2的膜,可在1個大氣壓的壓力下在一小時內處理6000升廢水。它也被證明可以有效地從各種不同的油性乳液中分離出水(圖2)。


                  如上所述,硅化作用提供了堅固的拒油涂層。通過在膜上進行測試以測試其抗結垢的耐久性,發現油不會被吸附到表面上,并且油滴很容易清除(圖3)。該膜對各種酸性,堿性,溶劑和鹽溶液均顯示出極大的耐受性。


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                  圖3:制備的膜的表面動態粘附力和自清潔測試。來源:神戶大學


                  神戶大學研究小組開發的超薄膜已證明,除具有抗污性外,還可以有效地從油性乳液中分離出水。在與水污染和清潔水短缺的斗爭中,分離乳液的技術是必不可少的。希望這一進展可以用于工業廢水的處理。


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